[发明专利]一种基于联合干扰的防御认知无线电自私攻击方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及认知无线电频谱管理和安全技术领域，具体是指一种通过联合干扰的惩罚措施的威慑，让认知无线网络中的自私用户放弃自私行为，达到防御自私攻击的目的。

背景技术

随着无线用户的剧增，频谱资源短缺已成为无线通信发展的瓶颈之一。但是，不少授权频段却长期处于空闲状态。美国联邦通信委员会(FCC)的研究表明，授权频段的平均利用率范围在15％～85％之间(FCC.ET Docket No 03-222Notice ofproposed rule making and order，December，2003)。

认知无线电(Cognitive Radio，CR)(Mitola J.Cognitive radio：making software radios more personal.IEEE Pers Commun，1999，6(4))是一种解决频谱危机问题的新型方法。认知无线电用户可以通过频谱感知，发现已授权的空闲频段并加以动态利用，从而有效地提高频谱利用率。

由于在认知无线网络中多个认知用户竞争有限的频谱资源，因此减少冲突以保证较高的频谱利用率和较好的接入公平性显得尤为重要。由于缺乏集中控制机制，自私用户容易为了提高自身的收益，而采取损害其余用户性能的策略，因此认知无线网络极易受到自私攻击。

在分布式的认知无线网络中，若出现某个恶意用户不遵守CSMA的退避规则，妄图独占信道来达到使自己收益最大的目的，则会阻碍网络中其余认知用户接入信道，从而严重降低了其余用户的利益和网络的公平性。若网络中出现了两个以上的作弊用户，则信道会始终处于冲突状态，使整个网络陷入瘫痪。

博弈论(M.J.Osborne，An introduction to game theory，Oxford University Press，2004)是一种研究具有竞争性质现象的数学理论和方法。可以通过研究博弈游戏中的个体的行为和收益，来确定每个参与人面对他人的最佳应对方法。目前，博弈论已经广泛地运用在无线通信领域。

Chen等(L.Chen，S.Low，and J.Doyle，“Contention control：A game-theoretic approach，”in Proc.IEEE CDC，2007，pp.3428-3434)提出一种基于博弈论的随机接入方法，通过合作使网络中各用户的平均收益达到最优；但是此方法忽略了博弈论中的个体都是自私的性质，各用户间缺乏合作的动机，因此网络最优状态的稳定性极易遭到破坏。

Sagduyu(Y.E.Sagduyu and A.Ephremides，“A Game-Theoretic Analysis of Denial of Service Attacks in Wireless Random Access，”Proc.WiOpt07，Limassol，Cyprus，Apr.2007)提出一种基于博弈论的抵御拒绝服务攻击的方法。该机制对于拒绝帮助他人转发包的作弊用户进行孤立，在惩罚时间内所有其余用户拒绝替作弊用户转发包，使作弊用户无法获得收益；但是此方法只适用于多跳的无线网络，对于单跳发送数据的收发机对无法产生威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于联合干扰的防御认知无线电自私攻击方法。

本发明包括以下步骤：

步骤(1)：测量网络中各用户吞吐量

在网络中设置若干观察节点，设定测量周期为T_d，测量认知无线网络中的各认知用户在T_d时期内的总吞吐量r_i(i＝(1，…K))，其中K为网络中的总认知用户数；计算出网络每个用户T_d内的平均吞吐量的计算方法如下：